终极宇宙学观点:宇宙直径930亿光年,外面是什么?

每秒30万公里的光速限制,与宇宙膨胀共同导致的结果。离我们越遥远的地方,宇宙的膨胀速度越大,当宇宙膨胀速度超过了光速,则意味着我们永远无法获取外部宇宙的一切信息,我们就像被锁进了一个时空球体。

930亿光年,并不是宇宙的直径,而是可观宇宙的直径。也就是说,宇宙分为可观与非可观。除此之外,宇宙或许还有一些令普通人意想不到的解读。

之所以会有这样的划分,是由于每秒30万公里的光速限制,与宇宙膨胀共同导致的结果。离我们越遥远的地方,宇宙的膨胀速度越大,当宇宙膨胀速度超过了光速,则意味着我们永远无法获取外部宇宙的一切信息,我们就像被锁进了一个时空球体。

这个时空球体就是我们所谓的可观宇宙(Hubble Volume)。

可观宇宙其实是一个相对概念,也叫做哈勃球体,是以观测者作为中心的球体空间,它的边界就是从那里出发的光永远不能到达观察者的事件视界。

也可以说,外面的光进不来,里面的光出不去,它和黑洞的事件视界本质上是一样的,都是以光是否能逃离为判断标准。只是黑洞是时空坍缩形成的视界,这个是时空膨胀形成的宇宙视界。目前测得可观宇宙视界半径约为460亿光年。

对于不同的观察者来说,可观宇宙是不一样的。当然,对于仅局限在地球上的渺小生命来说,我们的可观宇宙也可以说是一样的。

如果问它的外面是什么?老实说没人知道。不过一位瑞典裔美国宇宙学家马克斯·泰格马克(MaxTegmark)和美国理论物理学家布赖恩·格林一起,假设了一个多重宇宙的四个层次。以下后一级都可以包括前一级。

一级:哈勃体积以外的非可观宇宙

除了我们自己的哈勃体积之外,还有很多其他的,可能会向各个方向延伸到无穷大。它们都会有相同的物理定律和常数,因为它们本质上都是同一个“超级宇宙”的一部分,但却由于宇宙视界而完全隔开了。

然而,它们的结构,如物质的分布,可能与我们有很大的不同。但如果宇宙是无限的,那么至少有一个,甚至可能是无穷个一样的哈勃体积,一样的地球。

泰格马克估计,大约每1024的118次方米的距离就会有一个一样的地球,正如你所能想象到的,这是一个很大的天文数字。

第二级:气泡宇宙

这个假设指出宇宙像“气泡”一样,在不断膨胀,当停止膨胀,允许恒星和星系的形成。实际上,有无数这样的气泡,每个气泡都是一个一级宇宙。不同的是,不同的气泡将根据不同的物理定律和常数工作。

信不信由你,这些气泡的可能数量已被计算为10000000000的10000000000次方!这个数字比我们宇宙的年龄更更更更长。

第三级:多世界诠释

这个很有争议。多世界诠释(MWI)最早源于休·埃弗雷特于1957年首次提出的。简单地说,为了回避波函数坍缩的解释,埃弗雷特认为任何可能产生一种以上结果的行动,实际上都实现了这些成果中的每一项。作为观察者的我们,虽然只能看到其中一个,但是所有其他的结果都存在于另一个平行宇宙。对,宇宙以我们看不见的方式分裂了,连通你的另一段未来人生。

这个想法被应用到很多电影中。比如,一个是女主角赶上火车的时候,另一个是她没有赶上火车的时候。这两种可能性的结果导致了她的生活走向了两个完全不同的方向。

泰格马克将这样的平行宇宙命名为三级,在三级中,所有可能发生的事件的所有可能结果都同时存在,但它们完全脱离了我们的宇宙。

第四层:数学多元

简单来说,就是凡是数学成立的宇宙就都存在。泰格马克最初引用了所谓的“外部现实假说”,这意味着最终的现实必须独立于我们人类,不受我们用来描述它的语言的影响。

因此,描述它的唯一方法是使用数学。这个想法实际古已有之,由毕达哥拉斯、柏拉图和伽利略等过去的伟人以各种形式提出。

泰格马克认为,数学很擅长描述我们的现实,因为它实际上是现实。宇宙是一种数学结构,它有着正确的方程,可以为我们的存在进行精确的调整。这就引出了美国物理学家约翰·惠勒(JohnWheeler)提出的一个问题:“为什么是这些特殊方程式,而不是其他方程式?”泰格马克的回答是,所有其他可能的方程控制着其他平行宇宙,它们的数目可能是无限的。

也因为这包含了所有的数学方程,所以不可能有第五层多重宇宙。这就是现实的极限。

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